基于無人機搭載技術(shù)的采空區(qū)隱蔽性災(zāi)害探測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及遙感測控技術(shù)、隱蔽性災(zāi)害探測技術(shù)、空氣質(zhì)量檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于無人機搭載技術(shù)的采空區(qū)隱蔽性災(zāi)害探測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦地下隱蔽性災(zāi)害預(yù)報與防治是制約煤炭安全高效開采的世界性難題。烏魯木齊礦區(qū)是我國急傾斜(45-87° )特厚難采煤層富集區(qū)和集約開發(fā)區(qū)，深部綜放開采始終處于“三頂(頂采空區(qū)、頂火與瓦斯、頂水)”開采條件下，存在瓦斯、火災(zāi)和硫化氫以及沖擊地壓等多源致災(zāi)因素探查預(yù)報和防治等系列難題，開采難度極大。水平分段綜放多階段開采擾動影響作用下，覆層采空區(qū)破碎煤巖動態(tài)演化，極易誘發(fā)煤巖體失穩(wěn)，衍生氣體災(zāi)害和涌水災(zāi)害，并形成多源災(zāi)害鏈。解決急傾斜特厚煤層多源隱蔽性災(zāi)害及災(zāi)害鏈發(fā)生機制與綜合防控關(guān)鍵技術(shù)，對實現(xiàn)急傾斜特厚煤層開采的本質(zhì)安全高效具有科學(xué)性、必要性和現(xiàn)實性。
[0003]已有的采空區(qū)隱蔽性災(zāi)害探測技術(shù)主要集中在研發(fā)適用于井下實時在線監(jiān)測，以采集與分析工作面氣體濃度指標(biāo)為目的(如束管監(jiān)測系統(tǒng))，實現(xiàn)災(zāi)害氣體指標(biāo)預(yù)警。白光星等(2015)研發(fā)了煤礦自燃火災(zāi)光纖測溫束管監(jiān)測系統(tǒng)及方法(ZL.201510232579.9)，該系統(tǒng)采用分布式光纖測溫系統(tǒng)并利用拉曼散射效應(yīng)，得到光纖不同位置溫度變化曲線，依據(jù)對數(shù)據(jù)進行相關(guān)性統(tǒng)計分析結(jié)果，進一步確定發(fā)火趨勢和火源點的位置。這種方法的最大特點為氣體濃度分析精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測和預(yù)警，但同時缺點也相對突出，難以準(zhǔn)確定位地表采空區(qū)隱蔽性災(zāi)害源具體位置。
[0004]紅外熱像遙感技術(shù)提供了一種遠距離探測手段，通過接收和分辨目標(biāo)體反射光線，并聚焦于分光探測器上，將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大處理、轉(zhuǎn)換或標(biāo)準(zhǔn)視頻信號通過電視屏或監(jiān)測器顯示紅外熱像圖。國內(nèi)諸多研究表明，借助紅外熱像觀測手段，可實現(xiàn)對煤巖地質(zhì)構(gòu)造體動態(tài)破裂過程進行跟蹤和觀測，這成為揭示復(fù)雜地質(zhì)體運動與演化機理的重要方法。早些年前，馬瑾院士(2006)通過對衛(wèi)星遙感熱場信息進行分析，并探討其與地形變的關(guān)系。劉善軍，吳立新等(2004)提出遙感-巖石力學(xué)的概念，并基于紅外熱像技術(shù)對巖石試件不同條件下的破裂特征進行分析。
[0005]隨著高精度紅外熱像儀的研發(fā)，無人機搭載紅外熱像儀技術(shù)理念首次于2015年3月柴靜拍攝的紀(jì)錄片《穹頂之下》中提出“無人機若配熱像儀將不遺憾”。這一圍繞“環(huán)保與生存”為主題的紀(jì)錄片，其所涉及的相關(guān)科技理念成為2015年科技追捧的熱潮。因此，無人機搭載紅外熱像儀技術(shù)裝置開始在各領(lǐng)域研發(fā)與報道。
[0006]通過無人機搭載可見光相機和紅外熱像儀進行航拍，對景物溫度分布進行成像，利用其能提供比可見光相機更多信息的優(yōu)點，用于夜視追蹤、搜尋救援、設(shè)備巡檢、農(nóng)林牧漁等。例如，林業(yè)部門使用無人機載熱像儀進行森林防火，及時發(fā)現(xiàn)高溫易燃點。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，使用熱像儀航空拍攝可檢測地表和作物溫度，了解灌溉情況。由于工業(yè)污水溫度比河水溫度高，環(huán)保部門采用無人機搭載熱像儀，在白天夜晚均可直觀發(fā)現(xiàn)污水排放。
[0007]對于礦業(yè)領(lǐng)域的無人機搭載紅外熱像儀技術(shù)應(yīng)用，目前國內(nèi)尚未有人提出。以復(fù)雜采空區(qū)隱蔽性災(zāi)害探測為目的，通過對高精度紅外熱像儀進行改進，基于數(shù)字信息傳輸與控制技術(shù)，研發(fā)可搭載于多旋翼無人機的遠距離紅外熱像拍攝儀和氣體分析儀，拍攝和獲取地表采空區(qū)紅外熱像圖，并基于數(shù)碼識別原理，對拍攝得到的熱紅外圖像進行智能識另IJ，確定漏風(fēng)通道位置，進一步采集與分析漏風(fēng)通道位置附近氣體濃度，這在煤礦地下隱蔽性災(zāi)害源的識別與礦山巖體穩(wěn)定性動態(tài)監(jiān)測方面有重要應(yīng)用。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)的缺點在于:
[0009]1、現(xiàn)有的采空區(qū)隱蔽性災(zāi)害探測技術(shù)為工作面束管監(jiān)測系統(tǒng)，研發(fā)成本昂貴且僅適用于井下，難以確定地表采空區(qū)漏風(fēng)通道位置；
[0010]2、現(xiàn)有的無人機搭載紅外熱像儀僅僅適用于電力巡檢，火災(zāi)探測等方面，缺少氣體采集及分析功能，有效工作時間短(航拍時間通常僅10?15min)，不適用于地表采空區(qū)隱蔽性災(zāi)害探測；
[0011]3、現(xiàn)有的無人機搭載紅外熱像儀裝置分辨率較低，紅外數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)同步傳輸，僅僅只是無人機巡航結(jié)束后導(dǎo)出紅外熱像數(shù)據(jù)，這種方法繁瑣，任務(wù)量大且返工現(xiàn)象普遍，難以一次準(zhǔn)確獲取圖像信息。
【實用新型內(nèi)容】
[0012]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可方便、快捷地定位地表采空區(qū)漏風(fēng)通道位置的基于無人機搭載技術(shù)的采空區(qū)隱蔽性災(zāi)害探測裝置。
[0013]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型公開了如下技術(shù)方案:
[0014]基于無人機搭載技術(shù)的采空區(qū)隱蔽性災(zāi)害探測裝置，包括一臺無人機、飛行遙控器和終端接收器，飛行遙控器通過無線通信傳輸控制無人機，終端接收器安裝在終端電腦上，通過無線通信傳輸連接無人機并與無人機實現(xiàn)同步傳輸，無人機上搭載紅外溫度采集系統(tǒng)、氣體采集分析系統(tǒng)、可見光相機、高清數(shù)字圖像傳輸和GPS定位裝置，紅外溫度采集系統(tǒng)包括紅外熱像儀，紅外熱像儀的HDMI接口連接高清數(shù)字圖像傳輸，以存儲并同步圖像數(shù)據(jù)至地面，紅外熱像儀的INPUT輸入口連接14通道遙控器，以接收并控制紅外熱像儀的拍攝功能，氣體采集分析系統(tǒng)包括氣體分析儀、虹吸玻璃管和數(shù)字傳輸器，數(shù)字傳輸器連接氣體分析儀，以存儲和發(fā)送氣體數(shù)據(jù)至地面的終端接收器，虹吸玻璃管安裝在氣體分析儀下部。
[0015]作為一種優(yōu)選方案，所述的無人機為四組八旋翼無人機。
[0016]作為一種優(yōu)選方案，所述的氣體分析儀包括一氧化碳分析儀和甲燒分析儀。
[0017]作為一種優(yōu)選方案，所述一氧化碳分析儀和甲烷分析儀底部各設(shè)有一個虹吸玻璃管。
[0018]作為一種優(yōu)選方案，所述紅外熱像儀型號為FLUKE_Ti400。
[0019]作為一種優(yōu)選方案，所述GPS定位裝置為4G內(nèi)存的GPS經(jīng)瑋儀。
[0020]作為一種優(yōu)選方案，所述可見光相機型號為佳能600D單反相機。
[0021]作為一種優(yōu)選方案，所述高清數(shù)字圖像傳輸?shù)男吞枮?.8GC0NNEX-AM頂0N。
[0022]本實用新型公開的基于無人機搭載技術(shù)的采空區(qū)隱蔽性災(zāi)害探測裝置，具有以下有益效果:
[0023]1、基于數(shù)字傳輸與控制技術(shù)，實現(xiàn)了無人機搭載紅外熱裝置采集溫度數(shù)據(jù)及氣體分析數(shù)據(jù)與地面接收系統(tǒng)的同步傳輸；
[0024]2、通過改進高精度紅外熱像裝置功能，實現(xiàn)遠距離熱像儀拍攝控制；選取四組八旋翼無人機，電池組合解決了巡航距離短的問題；
[0025]3、安裝兩臺氣體分析儀(一氧化碳分析儀與甲烷分析儀)，通過玻璃虹吸管連接分析儀，實現(xiàn)氣體采集與指標(biāo)分析。